飞机装配数字化技术的发展概况.docVIP

飞机装配数字化技术的应用，使我国航空产品的开发发生观念性的改变，促进企业管理体制、型号研制过程的一系列变革，并向着开放式的、具有快速应变能力物创新能力的现代型企业方向发展 . 一、国内外飞机装配技术现状 1.1 国内现状 我国的飞机装配技术和组织管理方式，虽然在局部上采用了较先进的技术，如利用激光跟踪仪或计算机辅助经纬仪(Computer Aided Theodolite，CAT)技术安装型架，少数采用了自动钻铆技术，简化了装配型架结构。但与发达国家相比还存在较大差距，主要表现在： (1)上述技术尚不配套，应用上不成熟，加上我国多年来对飞机装配技术缺乏研究，资金投入不足，仅满足于能把飞机制造出来，目前飞机装配还是沿袭着过去几十年来批生产的手工作业模式； (2)飞机的设计制造仍主要采用串行模式，制造模式未实现根本转变； (3)数字化技术的应用规模较小，还未实现一个完整型号的全面数字化； (4)各环节虽然已实现数字量传递，但仍存在信息孤岛现象，未打通飞机数字化设计制造生产线，模拟量传递依然大量存在； (5)工装、工艺设计与产品设计脱节，未能充分实现并行工程，造成飞机装配协调困难，返工率高； (6)在装配技术方面，虽然局部采用了数字化技术，如在协调方式上局部采用了数字量传递方法，但模拟量传递仍然是当前众多企业飞机制造的主要协调方法； (7)采用专用工装装配，光学仪器测量安装仍是目前飞机装配的主要手段，未能在数字化装配技术方面实现新的突破，导致飞机制造成本居高不下； (8)装配工人在现场工作需要仔细翻阅大量的图纸、工艺文件，而且经常会出现工作上的失误，造成装配质量问题，影响装配周期。 1.2 国外现状 飞机产品数字化设计制造技术是 20 世纪 80 年代后期以来，随着 CAD/CAM 、计算机信息和网络技术的发展，以美国为首的西方发达国家开始研究并首先采用的一项新技术。这项技术以全面采用数字化产品定义、数字化预装配、产品数据管理、并行工程和虚拟制造技术为主要标志，从根本上改变了飞机传统的设计与制造方式，大幅度地提高了飞机设计制造技术水平。美国波音 777 飞机的研制，由于全面采用了该项新技术，使研制周期缩短 50% ，出错返工率减少 75% ，成本降低 25% ，成为数字化设计制造技术在飞机研制中应用的标志和里程碑。 目前，以波音公司为代表的飞机设计制造公司的数字化技术已经成熟应用到多种飞机的研制过程中，并取得了很好的效益。 (1) 洛克希德 · 马丁公司在研制 JSF 战斗机 X-35 过程中明确提出：要使 JSF 飞机装配制造过程的周期缩短 67% ，其中单架周期要从 15 个月缩短到 5 个月；工艺装备由 350 件减少到 19 件，即减少 95% ；制造成本降低 50% 等，此外，洛克希德 · 马丁公司在 JSF 装配中还应用了一种十分先进的龙门钻削系统(JGADS)，它使用激光定位、电磁马达和 “ 压脚 ” (pressure foot)进行精密钻孔，加快了装配过程，形成紧配合，产生光谱表面，不仅减少了摩擦，还满足了 JSF 耐久性需求，其钻孔出错率仅为百万分之三，优于世界钻孔百万分之三点四的质量标准，而且在处理大型零件时能容易地拆卸、移动和重新装配，还取消了 75% 的钻孔工具和工装，使部件的安装工作节省了 90% 的时间。 (2) 波音公司在研制 X-32 机时也是如此，当零部件汇集到 JSF 方案验证机总装基地 —— 加利福尼亚州帕姆戴尔时，已见不到通常陪伴在飞机生产线上的巨大型架，取而代之的是一种通用支架，用它支撑 JSF 的主要部件，利用 4 部 Zeiss 激光跟踪仪对它们进行空间定位和其他装配工作，并取得了很好的效果。在 X-45 无人驾驶战斗机项目中也采用了这一先进技术。随着 X-32 装配工作的进展，工人们开始佩带一种挂在腰间的微型计算机，该机通过单目镜片，能把装配顺序和装配好的部件状态投射到正在装配部件的上方，让工人方便直观地进行装配工作，无需再细读图纸，翻阅工艺文件，使装配周期缩短 50% ，成本降低 30% ～ 40% 。 洛克希德 · 马丁和波音等飞机制造公司在飞机装配技术方面采取了以下的技术措施： · 设计制造并重，产品设计与装配设计紧密结合，实施并行工程。 · 在生产组织和管理上广泛采用精益生产的思想和方法，精简了工作业务流程。 · 全面采用数字化设计制造技术，大范围进行数字装配过程仿真模拟。 · 建立单一产品数据源，实现工程 BOM 、制造 BOM 以及维护 BOM 的有效转换，保证数据传递过程中的一致性。 · 普遍采用数控自动钻铆技术，大幅度提高了铆接质量和进度。 · 采用计算机辅助光学仪器（激光跟踪仪、电子全